研究称:宇宙是一个封闭的球形而不是平的

当你在一个物体里面时,很难知道它的形状。同样的,我们也很难衡量宇宙的形状,但是多年的观测数据、宇宙学模型和物理学暗示它是平的,如果你往太空发出一束光子,它会保持一条直线往前冲。不过,一项新的研究不这么认为,根据欧洲太空总署普朗克卫星去年收集的数据,天文学家认为宇宙实际上是弯曲和闭合的,就像一个膨胀的球。这表示一束光子最终将返回到它开始的位置,并与在平坦宇宙场景中保持平行的其他光子束交叉。


这会是一件大事,英国曼彻斯特大学的Eleonora Di Valentino所领导的国际天文学团队表示,他们的发现提出了一个「宇宙难题」,我们需要「对现有的一致宇宙模型进行彻底的反思」。

他们表示,重力弯曲光的路径是宇宙弯曲率的线索,这是爱因斯坦所预言的一种叫做重力透镜的效应。当你遮挡所有其他光源后,太空会微微的发光,像是背景杂讯一样,这是宇宙中最古老的光芒。

如果你看普朗克卫星的数据,尤其是2018年的遗留数据,会显示宇宙微波背景的重力透镜比它应该要来的强。普朗克合作团队称这异常现象为Alens,目前尚未有答案,但研究小组认为,其中一种解释可能是宇宙的形状。

研究小组表示,「一个封闭的宇宙可以为这种效应提供一个物理的解释,而普朗克宇宙微波背景光谱,现在以95%的信心水准,更倾向于它是一个正曲率空间。」

一个弯曲的宇宙也许可以解释这异常现象,但存在着几个大问题,不只是普朗克数据集的所有其他分析(包括2018年的遗留数据)的结果都显示我们的宇宙学模型是正确的,这包括平坦的宇宙。还有其他的问题,团队非常小心地在论文中指出了这些问题,一个是哈伯常数(Hubble Constant),它是宇宙膨胀的速度,也是宇宙学的一个大难题,哈伯常数的两个测量结果不一致,弯曲宇宙只会使预测变得更加困难。

来自暗能量(未知能量加速宇宙膨胀)的重子声学振荡(Baryon Acoustic Oscillations,BAO)调查的数据,也与封闭宇宙模型不一致,从重力透镜观测获得的宇宙剪切数据也与封闭宇宙模型不一致。还有另一篇新论文指出,普朗克Alens的数据只是一个小误差(这还尚待同侪审查)。

剑桥大学的天体物理学家George Efstathiou和Steven Gratton也分析了2018年的普朗克数据并找到了曲率的证据,但是当他们将它与其他普朗克数据集和重子声学振荡数据进行比较时,他们发现「有力的证据支持宇宙是平坦的」。

所以,大致上来说,许多数据似乎都支持一个平坦的宇宙,而不是一个封闭的宇宙,除了那个Alens的异常现象,而且我们不知道是哪里出了问题,这是一个需要被解决的问题,但暂时可能还无法解决。

研究员表示,「未来需要进行更多的测量,以澄清观察到的不一致性是来自于未被发现的系统性因素,还是由于新的物理学,或者只是统计上的起伏。」

我们也只能等待这不解之谜被解开的那一天,

该研究已发表在Nature Astronomy上。

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